光电技术 第七周周四 已授课

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2．热探测器

基于材料吸收光辐射能量后温度升高的光热效应现象。 光热效应的特点是入射光辐射与物质中的晶格相互作用，晶 格因吸收光能而增加振动能量，这又引起物质的温度上升， 从而导致与温度有关的材料的某些物理性质(例如电动势、 电阻）的变化。 这与光电效应（光子将能量直接转移给电子）有本质的不同。 光热效应与入射辐射的光子的性质例如波长没有关系。对光 辐射的响应无波长选择性。 光热效应可以产生温差电效应、电阻率变化效应、自发极化 强度的变化效应、气体体积和压强的变化效应等等，利用这 些效应可制作各种热探测器。

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●测辐射温差热电偶和热电堆

当由两种不同材料制成的两个结点出现温差时，在该两点间 就有电动势产生，这个现象称为温差电效应。 当闭合回路的两个结点置于不同温度，两点之间就产生电动 势——温差电动势，其大小反应所吸收的光辐射的能量或功率。

为了增加信号电压，常常在衬底上蒸上一层金属膜，然后再蒸 上第二种材料与第一层膜部分重叠 部分重叠，从而形成若干接触点。 部分重叠 辐射热电偶和热电堆的光电信号要比光子探测器弱，但不需要 电偏置和致冷，广泛应用。

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●电阻测辐射热器

当吸收光辐射而温度升高时，金属的电阻会增加，而半导体材 料的电阻会降低。通过电阻变化可测定被吸收的光辐射功率。

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●热释电探测器 热释电探测器由热释电晶体制成，它们具有自发 电极化的特性，其自发电极化强度随温度升高而 下降。

当光辐射投射到热释电晶体上时，引起自发电极化强度随 时间的变化，结果在垂直于极化方向的晶体两个外表面之 间出现微小变化的信号电压，由此可测定所吸收的光辐射 功率。

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2—2光电探测器的性能参数

光电探测器的工作条件 有关响应方面的性能参数 有关噪声方面的参数 其它参数

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光电探测器的工作条件

1. 辐射源的光谱分布 光子探测器，其响应是辐射波长的函数， 仅在特定的波长范围内的辐射有信号输出； -->应明确辐射源光谱分布 应明确辐射源光谱分布。 应明确辐射源光谱分布 1. 电路的通频带和带宽 因噪声限制了探测器的极限性能，噪 声电压或电流均正比于带宽的平方根 -->应明确通频带和带宽。 应明确通频带和带宽。 应明确通频带和带宽 1. 工作温度 半导体材料制作的探测器，信号还是噪声，都和 工作温度有密切关系。 -->应明确工作温度 应明确工作温度。 应明确工作温度 4、光敏面尺寸 探测器的信号和噪声都和光敏面积有关，一般 信噪比与光敏面积的平方根成比例。 -->参考面积一般为 2。 参考面积一般为1cm

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